Der Telefunken RA 770 Analogrechner

Am 14. November 2007 wurde ein seit meiner Kindheit gehegter Traum Wirklichkeit, als ich der überglückliche, stolze Besitzer eines Telefunken RA 770 Analogrechners wurde, der im Bild oben nach der erfolgreich abgeschlossenen Restaurierung und Reparatur zu sehen ist. Die RA 770 ist - meiner Meinung nach - der schönste und beste elektronische Analogrechner, der je gebaut wurde. Es handelt sich um einen sogenannten Präzisionsanalogrechner mit einer Genauigkeit von 10^-4, der in allerbester Telefunkentradition mit einer beeindruckenden Liebe zum Detail gebaut wurde.

An dieser Stelle möchte ich von Herzen Herrn Flaskamp vom Forschungszentrum Jülich danken, der diese Maschine vor dem drohenden Schrott bewahrt hat und mich anrief, um zu fragen, ob ich sie unter meine Fittiche nehme möchte. Ohne seine Hilfe und sein Engagement wäre diese Maschine verschrottet worden und damit der Nachwelt verloren gegangen. Weiterhin möchte ich Herrn Fiss vom Bundesfinanzministerium danken, dessen Hilfe ebenfalls maßbeglich zur Rettung dieser Maschine beitrug.

Am diesem 14. November 2007 machten meine Frau Rikka und ich uns mit einem LKW mit Hebebühne auf den Weg nach Jülich, um die Maschine abzuholen und in unser kleines Museum zu bringen. Das Verladen der immerhin 550 kg schweren Maschine wäre ohne die großartige Unterstützung von Herrn Flaskamp und seinen Mitarbeitern wohl nicht möglich gewesen.

Restaurierung und Reparatur:

Das Bild auf der linken Seite zeigt den nahezu völlig leeren Gestellrahmen der RA 770, nachdem er bei mir zuhause ausgeladen wurde (was ohne die Hilfe meiner Freunde Joachim Wagner, Dr. Christian Kaminski und natürlich meiner geliebten Rikka nicht möglich gewesen wäre (auf dem Weg zum Haus sind unter anderem neun Stufen zu überwinden, was mit einer halben Tonne gar nicht einfach ist).

Bevor wir das System transportierten, hatten wir alle Einschübe sowie alle Platinen entfernt, um zum einen das Gewicht zu minimieren und zum anderen alle empfindlichen Teile aus dem Weg zu haben, als es darum ging, die Maschine die Treppen hinaufzutragen.

Das Bild rechts zeigt den Teilgestellrahmen UBE 770, der normalerweise unten links mit dem Hauptrahmen des Rechners verbunden ist und zwei bis drei Zusatzeinschübe aufnehmen kann (hierbei handelt es sich in der Regel um Funktionsgeneratoren, nicht lineare Netzwerke etc.). Dieser Rahmen wurde vor dem Transport ebenfalls entfernt, da das System mit montiertem UBE 770 nicht angehoben werden kann.

Wie sich schnell herausstellte, hatten sich - wohl schon seit längerem - Mäuse in der Maschine eingenistet - allein im UBE 770 fanden sich große Mengen an Mäusedreck und Nestbaumaterialien. Nach dieser Entdeckung war klar, dass alle Bestandteile der Maschine zunächst einer Grundreinigung unterzogen werden mussten, bevor an die eigentliche Reparatur und Wiederinbetriebnahme gedacht werden konnte, die sich als komplizierter als erwartet herausstellen sollte, da die Mäuse als Nagetiere viel Schaden an Kabelbäumen und anderen Einrichtungen angerichtet hatten.

Das Ergebnis der ersten Reinigungsversuche zeigt das Bild zur Linken - wie sich herausstellen sollte, war das nur der Anfang einer sehr ekligen Reinigungsaktion, in deren Verlauf schier unglaubliche Mangen an Mäusedreck und anderen Widerlichkeiten beseitigt werden mussten.

Das Bild rechts zeigt den ersten Eindruck, der sich nach der Abnahme der oberen Abdeckungen ergab. Nahezu alles war mit Mäusedreck bedeckt und die gesamte Maschine stank einfach umwerfend, um es milde auszudrücken.

Das wahre Ausmaß des Problems zeigte sich allerdings erst, als einer der zentralen Relaisträgerrahmen näher in Augenschein genommen wurde, der sich in der Mitte der Maschine befindet und eine Reihe von Relais beinhaltet, die allgemeine Steueraufgaben übernehmen.

Leider ließ sich der Mäusedreck nach der langen Zeit nicht ohne Weiteres entfernen - vielmehr hatte sich eine stinkende und klebrige Masse gebildet, die sich nur mit viel Geduld, Wasser und Wattestäbchen entfernen ließ. Erst im Anschluss hieran konnten die solchermaßen grob gereinigten Bauteile mit normalen Reinigungsmitteln weiter gesäubert werden.

Unglücklicherweise hatten die Mäuse im wahrsten Wortsinne offenbar Geschmack an der Isolierung der Leitungen in den Kabelbäumen gefunden und etliche hiervon teilweise oder ganz durchgenagt, wie das Bild auf der rechten Seite zeigt.

Glücklicherweise ließen sich diese Schäden recht einfach beheben, da die Mäuse genügend Anstand bewiesen hatten, von allen durchnagten Kabeln zumindest ein klein wenig Isolierung übrig zu lassen, so dass eine Zuordnung mit Hilfe der glücklicherweise ebenfalls vorhandenen Dokumentation sehr einfach, wenn auch zeitaufwändig war.

Eines der am zeitaufwändigsten und mit dem größten Ekelfaktor zu behebenden Probleme ist im Bild links dargestellt. Hierbei handelt es sich um die Führungsschienen der gedruckten Schaltungen, die offenbar also Mäusetoilette beliebt waren. Um diese zu reinigen, mussten alle Kartenträger vollständig zerlegt werden, um die Schienen einzeln zu entfernen und zu reinigen.

Während des Zerlegens der Kartenträger zeigte sich, dass einiger Mäusedreck seinen Weg auch auf die gedruckten Schaltungen und dort in die eigentlich gekapselten Potentiometer gefunden hatte, die in großer Zahl vor allem in den Parabelmultiplizierernetzwerken zum Einsatz kommen.

Das Bild auf der rechten Seite zeigt einen Teil eines solchen Netzwerkes mit entfernten Deckeln der Potentiometergehäuse. Da die Einstellungen der Potentiometer keinesfalls verändert werden dürfen, um die Funktionsfähigkeit der Multiplizierer nicht zu beinträchtigen, erwies sich die Reinigung als sehr, sehr zeitaufwändig und als wahre Geduldsprobe.

Die beiden obigen Bilder zeigen den Wiedereinbau des UBE 770 Erweiterungsrahmens in den Hauptgestellrahmen der RA 770. Der Anschluss der drei Verbindungskabel erforderte einige Detektivarbeit, da diese schon bei Einlagerung der Maschine abgesteckt wurden, ohne jedoch eine Kennzeichnung anzubringen, welches Kabel wofür diente.

Das Bild auf der linken Seite zeigt die sechs zusätzlichen Verbindungskabel, welche die Erweiterungseinschübe mit dem eigentlichen Rechner verbinden.

Rechts ist der UBE 770-Rahmen nach Wiederanbau und fertiggestellter Verdrahtung zu sehen.

Alle diese Reinigungs- und Reparaturarbeiten erwiesen sich nicht nur für mich, sondern auch für Streifchen, eine unserer Katzen, als ausgesprochen interessant. Wie man sehen kann, tat er sein bestes, behilflich zu sein und sicherzustellen, dass wirklich keine Mäuse mehr in der Maschine ihr Unwesen trieben. Ich bin sicher, er hätte die RA 770 vor den mäuseinduzierten Schäden bewahrt, wenn er nur rechtzeitig in Jülich gewesen wäre.

Baugruppen:

Der folgende Abschnitt zeigt die einzelnen Baugruppen, aus denen sich die RA 770 zusammen setzt.

Im Bild links ist eines der zwei Netzteile dargestellt - dieses enthät Relais, mit deren Hilfe Netzspannung im Rechner verteilt wird, den Betriebsstundenzähler, die Hauptsicherungen sowie Netzteile für die Spannungen -25 V (zur Ansteuerung der Relais), 6 V AC und 10 V AC (zur Ansteuerung der Anzeigelampen). Hiervon ist lediglich das Netzteil für -25 V stabilisiert - die Leistungstransistoren hierfür befinden sich auf dem großen Kühlblech, das unten links zu sehen ist.

Die beiden Bilder oben zeigen die Oben- und Untenansicht des zweiten Netzteiles (STV 771). Dieses Netzteil liefert im Betrieb die folgenden Spannungen:

Die Draufsicht auf das Netzteil zeigt die beiden Haupttransformatoren am oberen Bildrand sowie eine Vielzahl von Drosseln. Die am unteren Bildrand sichtbaren Relais werden bei Überlast aktiviert und schützen die Ausgangstreiber und steuern entsprechende Fehleranzeigen an.

Rechts ist die Frontplatte des digitalen Bediengerätes DBG 771 abgebildet, das in drei Teile unterteilt ist (von links nach rechts):

• Das zentrale Anwahlsystem, mit dessen Hilfe jedes Rechenelement der Maschine ausgewählt und auf den Eingang des zentralen Digitalvoltmeters geschaltet werden kann.
• Die quarzgesteuerte Ablaufsteuerung, mit deren Hilfe auch komplexe iterierende Rechenabläufe gesteuert werden können.
• Ganz rechts befindet sich die zentrale Steuerung, mit deren Hilfe die Maschine an sich kontrolliert wird (Pause, Rechnen, Halt, Potentiometereinstellung, dynamisches Prüfen, statisches Prüfen, Dauerrechnen, repetierendes Rechnen, iterierendes Rechnen etc.).

Die beiden Bilder oben zeigen das DBG 771 von oben und von unten. Wie man sieht, handelt es sich um den komplexesten Einschub des ganzen RA 770-Systems. Es beinhaltet eine Vielzahl digitaler Stufen (Ablaufsteuerung, Teilerstufen etc.), ein eigenes Netzteil sowie eine sehr komplexe, relaisbasierte Ablaufsteuerung.

Das Bild links zeigt eine Karte, die man in kaum einem elektronischen Analogrechner findet: Einen ofenstabilisierten Quarzgenerator, aus dessen Ausgangssignal im DBG 771 alle Steuersignale zur Kontrolle des Rechenablaufes abgeleitet werden. Die meisten elektronischen Analogrechner verwenden einen einfachen Integrierer als Zeitbasis, dessen Ausgangssignal gleichzeitig zur Ablenkung eines Oszilloskops oder Schreibers verwendet werden kann. Hierzu verfügt die RA 770 über einen eigenen Integrierer, der ausschließlich zur Erzeugung eines zur Rechnung passenden Ablenksignales dient.

Das System verfügt weiterhin über ein zentrales Präzisionsdigitalvoltmeter, das mit Hilfe des DBG 771 mit dem Ausgang eines jeden Rechenelementes verbunden werden kann. Dieses Digitalvoltmeter, das DVM 791, ist im Bild rechts zu sehen. Es verfügt über kein eigenes Display sondern steuert eine zentrale Anzeigeeinheit an, die sich in der Mitte des Systems ganz oben befindet (siehe das erste Bild auf dieser Seite).

Das in der Mitte der Fontplatte sichtbare Potentiometer dient zur Einstellung der Helligkeit der Anzeige.

Um das Jahr 1970 herum entschied Telefunken, die Fertigung des speziell für den Einsatz in Analogrechnern entwickelten Zweikanaloszilloskopes OMS 811 einzustellen, um stattdessen ein kommerziell verfügbares Zweikanaloszilloskop von HP einzusetzen, das lediglich mit einer geänderten (breiteren) Frontplatte und ein wenig Interfaceeleketronik versehen wurde. In dieser Variante wurde es als HPO 771 bezeichnet und in allen RA 770 eingesetzt, die etwa nach 1970 gefertigt wurden. Meiner Meinung nach passt dieses Oszilloskop optisch nicht gut zur RA 770, wie das Bild links zeigt.

Unglücklicherweise ist das HPO 771, das ich mit dieser Maschine erhalten habe, in einem Maße defekt, dass ich noch nicht in der Lage war, es zu reparieren. Aus diesem Grunde habe ich mich entschieden, an seiner Stelle ein echtes OMS 811 Oszilloskop einzusetzen, wie es auch in den frühen Baureihen der RA 770 verwendet wurde.

Bei der nächsten Einheit handelt es sich um die in der RA 770 eingesetzten Servopotentiometer. Die Grundidee hierbei ist, dass man diese Potentiometer mit Hilfe eines zentralen Tastenfeldes einstellt, das lediglich einen Präzisionsspannungsteiler darstellt, dessen Ausgang als Eingang für eine Servoschaltung dient, welche die Motoren der Servopotentiometer ansteuert, um diese auf den gewünschten Wert zu setzen.

Dieses Tastenfeld ist in der ersten Abbildung auf dieser Seite etwa in der Mitte des Systems zu sehen - zwischen dem DBG 771 und dem zentralen Steckfeld. Die beiden Bilder oben zeigen das Innere dieses Tastenfeldes, das im Prinzip lediglich aus einem Präzisionsspannungsteiler besteht, mit dessen Hilfe Werte zwischen 0.0000 und 0.9999 Maschineneinheiten (10 V) eingestellt werden können. (Bemerkenswert ist, dass die Präzisionswiderstände, die unten links zu sehen sind, abgeschirmt sind.)

Das Bild rechts zeigt eine von insgesamt sieben Potentiometereinheiten, die jeweils 10 beziehungsweise 9 (je nach Model) Servopotentiometer beinhalten (bestehend aus dem Potentiometer selbst, jeweils einem Motor sowie einem kleinen Getriebe).

Die beiden Bilder oben zeigen die Seitenansichten einer solchen Servopotentiometereinheit mit abgenommener Abschirmung.

Links findet sich eine Detailansicht der Innereien einer solchen Servopotentiometereinheit. Unten befinden sich die eigentlichen Potentiometer, während sich die Getriebe über mit einer einfachen Schleifkupplung darüber befinden.

Die obenstehenden Bilder zeigen die im Rechner installierten Servopotentiometereinschübe.

Im Bild rechts ist das Potentiometerfeld sichtbar, mit dem die Nullpunkteinstellung der Rechenverstärker vorgenommen werden kann. Dieses Feld befindet sich hinter dem zentralen Übersteuerungsanzeigefeld, das zur Seite weggeklappt werden kann.

Links ist der Digitalzusatz der RA 770 zu sehen. Nahezu jeder elektronische Analogrechner, der ab Mitte der 1960er Jahre gebaut wurde, verfügte über mehr oder weniger viele digitale Logikelemente, mit deren Hilfe komplexe Rechenabläfe gesteuert werden konnten, wie sie beispielsweise bei der Lösung von Optimierungsaufgaben etc. auftreten.

Derartige Digitalzusätze wurden in der Regel ähnlich wie der eigentliche Analogrechner durch eine meist auswechselbare Verdrahtung der einzelnen Logikelemente programmiert. Dieses Steckfeld des Digitalzusatzes DZ 772 ist links unten zu sehen. Oben befindet sich der Kartenträger für die Aufnahme unterschiedlicher gedruckter Karten.

Die Rückseite des DZ 772 zeigt das Bild auf der rechten Seite. Da es sich hierbei um eine der zentralen Steuereinheiten der RA 770 handelt (neben dem Digitalbediengerät DBG 771), sind viele Verbindungskabel zum restlichen Rechner notwendig, wie man anhand der Vielzahl von Steckern am oberen Rand des Einschubes erkennen kann.

Wie bereits erwähnt, erlaubt der Erweiterungsrahmen UBE 771 die Installation zusätzlicher Einheiten wie dem Einschub NNT 771, der beispielsweise nicht lineare Netzwerke enthält. Einen Teil der Frontplatte dieses Einschubes zeigt das Bild links. Der Einschub kann bis zu 24 zusätzliche Rechenverstärker aufnehmen, die entweder als Inverter oder kleine Summierer oder als Bestandteil nicht linearer Netzwerke verwendet werden können. Da der Einschub NNT 771 auch zusammen mit den kleinen Tischanalogrechnern von Telefunken eingesetzt werden kann, verfügt seine Frontplatte über ein eigenes Steckfeld, das bei der RA 770 allerdings nur in sehr begrenztem Maße genutzt wird.

Dank Herrn Klittich aus Frankfurt am Main, der mir eine ganze Reihe von Baugruppen zweier vor langer Zeit verschrotteter RA 770 schenkte, konnte ich den Einschub NNT 771 mit nicht linearen Netzwerkkarten aufrüsten, wie das Bild oben links zeigt. Obwohl nur die Hälfte der Steckplätze belegt ist, bedeutet dies übrigens nicht, dass der NNT 771 nur halb ausgebaut wäre. Vielmehr schwankt die Anzahl benötigter Karten von Funktion zu Funktion - ein Multiplizierer benötigt beispielsweise vier Karten, eine Sinusfunktion deren zwei und eine Logarithmusfunktion lediglich eine.

Das Bild oben rechts zeigt ein solches Paar von Funktionsgeneratorkarten. Hierbei handelt es sich um die Karten SIN 1A und SIN 1B, die zusammen einen Funktionsgenerator für sin(pi/2 * x) mit x zwischen +/- einer Maschineneinheit bilden.

Rechts ist die Frontplatte des nächsten Erweiterungseinschubes zu sehen, bei dem es sich um einen variablen Vierfachfunktionsgenerator handelt, mit dessen Hilfe vier Funktionen durch Polygonzüge mit jeweils 20 äquidistanten Stützstellen approximiert werden können.

Das Bild auf der linken Seite zeigt die Ansicht dieses Funktionsgenerators VFG 801 von oben. Unten im Bild sind die 21 Potentiometer des obersten der vier Funktionsgeber zu sehen. Die Kartenträger beinhalten die Präzisionsspannungsteiler, die Dioden für die Polygonzüge sowie die notwendigen Operationsverstärker (zwei pro Funktionsgenerator, d.h. insgesamt acht Rechenverstärker pro Einschub VFG 801).

Hinter dem zentralen Steckfeld befinden sich die Kartenträger zur Aufnahme der meisten Rechenverstärker sowie der Schaltfeldkarten, welche die passiven Rechenelemente sowie die elektronischen Schalter zur Integrierersteuerung tragen. Das Bild rechts zeigt den leeren Kartenträger.

Unter dieser Baugruppe befinden sich zwei Kondensatoreinschübe, die jeweils die Präzisionskondensatoren für 30 Integrierer beinhalten. Ein solcher Einschub ist in den Bildern oben zu sehen.

Die beiden oben stehenden Bilder zeigen des zentrale Steckfeld der RA 770. Dieses Steckfeld kann mit wenigen Handgriffen ausgetauscht werden, was einen schnellen Programmwechsel möglich macht. Im Unterschied zu anderen Systemen von EAI, Dornier etc. verwendet die RA 770 nicht nur Koaxialkabel für die Verbindung der einzelnen Rechenelemente untereinander, sondern auch koaxiale Steckverbinder im Steckfeld anstelle einfacher Kontaktstifte. Die hohe Qualität dieser Steckverbindertechnik zeigte sich nach der Wiederinbetriebnahme dieses über 40 Jahre alten Systems, bei der nicht ein einziger schlechter oder gar fehlerhafter Kontakt zu Tage trat (ganz im Unterschied zu meinen EAI Systemen, die vergleichsweise viel Pflege bezüglich ihrer Steckfelder benötigen, um eine gute Kontaktgabe zu gewährleisten).

Unter dem Steckfeld befinden sich sechzehn Handpotentiometer sowie acht Handschalter. Eine Besonderheit dieser Potentiometer ist die Tatsache, dass zwei Zweiergruppen mit Hilfe einer trickreichen Mechanik zu jeweils einem Doppelpotentiometer zusammengeschaltet werden können, was bei vielen Rechenschaltungen ausgesprochen praktisch ist.

Die beiden Bilder oben zeigen die Verdrahtung hinter dem zentralen Steckfeld.

Links ist die Verdrahtung hinter dem zentralen Kartenträger zu sehen, der sich hinter dem Steckfeld befindet.

Die RA 770 setzt zerhackerstabilisierte Operationsverstärker an allen Stellen ein, die hohe Präzision erforderlich machen (Integrierer etc.). An anderen Stellen, welche diesen Aufwand nicht rechtfertigen, kommen einfachere Operationsverstärker zum Einsatz (beispielsweise bei Funktionsgeneratoren etc.), wie sie das Bild rechts zeigt. Diese Karte trägt die Bezeichnung SV 1A und stellt einen einzelnen Operationsverstärker ohne Zerhackerstabilisierung und ohne Überlastdetektor dar.

Das Bild links zeigt einen der besten Operationsverstärker, der jemals für einen elektronischen Analogrechner entwickelt und gefertigt wurde. Hierbei handelt es sich um den sogenannten OP14 von Telefunken (entwickelt unter der Leitung von Prof. Dr. Meyer-Brötz, der auch den ersten transistorisierten Analogrechner der Welt, die Telefunken RA 800, entwickelt hat).

Unter der Metallabschirmung auf der rechten Seite befinden sich der elektronische Zerhacker sowie der zugehöhrige Synchrongleichrichter. Unterhalb der Abschirmung befinden sich die beiden Ausgangsleistungstransistoren. Die linke Hälfte der Karte enthält die ebenfalls diskret aufgebauten Eingangsstufen des Verstärkers sowie die Elektronik zur Erkennung von Übersteuerungen (hierfür dient der integrierte Schaltkreis in der Mitte oben, mit dessen Hilfe ein Komparator aufgebaut ist).

Rechts ist eine Baugruppe des Typs SK22 dargestellt, welche die Präzisionswiderstäde und Steuerrelais trägt, die für jeweils zwei Summierer verwendet werden.

Das wesentlich komplexere Gegenstück hierzu ist die Schaltkarte SK41, die links zu sehen ist. Diese Karte beinhaltet die Steuerlogik, Präzisionswiderstände, elektronischen Schalter, Anwahlrelais etc., um zusammen mit zwei OP14 das Grundgerüst zweier Integrierer zu bilden.

Dokumentation:

Die Dokumentation zu dieser wunderbaren Maschine ist einfach überwältigend - sowohl Qulität als auch Quantität suchen ihresgleichen. Gegenwärtig stehen die folgenden Dokumente online zur Verfügung:

• Kurzgefasste Bedienungsanleitung f¨r den Telefunken Analogrechner RA 770 von K. Fay (ca. 2.5 MB).
• Kurzbeschreibung Hybrider Präzisionsanalogrechner RA 770, eine Telefunken Publikation (farbe, ca. 63 MB!).
• Operating Manual Kapitel 1 (ca. 6 MB).
• Operating Manual Kapitel 2 (ca. 10 MB).

23-DEC-2009, ulmann@analogmuseum.org